流冰碰撞下橋墩破壞有限元仿真分析研究.pdf

1、河流中的大塊流冰會對船舶、橋墩等建筑物產生強大的動冰壓力以及撞擊力，致使河道無法通航，并對水工建筑物造成不同程度的破壞。因此，進行流冰碰撞下結構物的破壞分析研究意義重大。
　　 流冰撞擊橋墩過程是一種復雜的非線性動態(tài)響應過程，本文通過比較分析幾種常用的數值方法，采用顯式有限元方法，運用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA程序，對流冰碰撞下橋墩的破壞過程進行了仿真分析研究。論文主要圍繞能量吸收、碰撞力學機理、動力響應以及應力變化幾

2、大問題，對碰撞過程仿真模擬的關鍵技術進行了研究與探討，成功的模擬了流冰碰撞下橋墩的破壞過程。
　　 本文首先分析了國內外河冰問題的研究現狀，簡要介紹了LS-DYNA軟件的功能特點和計算方法，主要討論了冰的物理力學特征、混凝土的靜態(tài)和動態(tài)力學性能、有限元單元和材料模型的選用等問題，從建模、網格劃分、加載到求解過程均進行了大量的探索，最終實現了流冰碰撞下橋墩的破壞過程仿真，并通過圖片、動畫、曲線等手段展示了仿真結果，通過比較軟件計算

3、出的冰荷載值和水工抗冰規(guī)范公式計算出的冰荷載值，驗證了本文計算結果的正確性，同時比較分析了流冰不同碰撞位置、不同冰速、不同冰厚情況下的冰荷載值，得出了一些規(guī)律和結論，最后對一河道中不同尺寸流冰撞擊下橋墩的安全性進行了分析，計算得出了致使橋墩破壞的流冰最小尺寸。
　　 本文計算表明，ANSYS/LS-DYNA可以很方便的實現流冰撞擊下結構物破壞過程的仿真分析，所得計算結果為流冰災害的防治和水工建筑物的設計提供了參考。